(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の半導体基板のテクスチャを形成された受光面の少なくとも一部に静電気を発生させる工程と、
その後、前記受光面をドーパントを含む気体中で気相熱拡散処理して第１導電型と反対の第２導電型の拡散層を形成する工程と、
前記拡散層と前記半導体基板の裏面とに、各導電性ペーストのスクリーン印刷とその後の焼成を行い、前記静電気を発生させた受光面の上の拡散層上に受光面電極を形成し、前記半導体基板の裏面にＢＳＦ層を介して裏面電極を形成する工程と
を少なくとも含んでなる太陽電池素子の製造方法であって、
前記静電気を発生させる工程が、前記半導体基板のテクスチャを形成された受光面の少なくとも一部に、静電気を発生させる物体を接触させた後、離すことを含み、前記静電気を発生させる物体の、少なくとも前記半導体基板の受光面と接触させた表面が絶縁体である有機高分子であり、該有機高分子が接触した箇所では、該有機高分子の一部が前記テクスチャにより削り取られて静電気が発生する、太陽電池素子の製造方法。
【請求項２】
前記受光面の少なくとも一部が、前記受光面の一部であり、前記拡散層が、前記受光面の静電気を発生させていない箇所に形成される第１拡散層と、前記受光面の静電気を発生させた箇所に形成される、第１拡散層より導電率が低い第２拡散層である請求項１に記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項３】
さらに、前記拡散層を形成する工程の後で、前記受光面電極を形成する工程の前に、前記半導体基板の受光面側に、前記拡散層上の前記受光面電極の形成予定位置をマスクしてパッシベーション膜を堆積させる工程を含む請求項１又は請求項２に記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項４】
前記第１導電型がｐ型であり、前記第２導電型がｎ型であるか、又は前記第１導電型がｎ型であり、前記第２導電型がｐ型である請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、太陽電池素子は、図５に示す構造を有する。図５において半導体基板１０１は、大きさが１００〜１５０ｍｍ角、厚みが０．０５〜０．３０ｍｍの板状で、かつ、多結晶や単結晶シリコン等からなり、ボロン等のｐ型不純物がドープされたｐ型の半導体基板である。この基板に、リン等のｎ型不純物をドープしてｎ型拡散層１０２を形成し、ＳｉＮ（窒化シリコン）などの反射防止膜１０３を設け、スクリーン印刷法を用いて、裏面に導電性アルミニウムペーストを印刷した後、乾燥・焼成することで裏面電極１０６とＢＳＦ（Ｂａｃｋ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｉｅｌｄ）層１０４を同時に形成し、表面に導電性銀ペーストを印刷後、乾燥して焼成し、受光面電極１０５を形成することで製造される。この受光面電極１０５は、太陽電池素子で生じた光生成電流を外部へ取出すためのバスバー電極と、これらのバスバー電極に接続される集電用のフィンガー電極とからなる。なお、以下、太陽電池の受光面側となる基板の面を受光面、受光面側と反対側になる基板の面を裏面とする。
【０００３】
このような方法で製造される太陽電池素子にあっては、表面電極のコンタクト抵抗を十分に低くするために、ｎ型拡散層のリン等のドーパント濃度の表面濃度を２．０〜３．０×１０２０ｃｍ−３程度にする必要がある。表面がこれほどの高濃度になると、表面準位が非常に高くなるため、受光面近傍でのキャリヤ再結合が促進され、短絡電流、開放電圧が制限され、変換効率が頭打ちとなってしまう。
【０００４】
そこで、受光面の拡散層の表面濃度を低減することにより、変換効率を改善する方法が発案されている。例えば、電極直下のみにドーパントを高濃度に含む高濃度拡散層（エミッタ層）を形成し、受光面の他の部分の拡散層の表面濃度を下げること、つまり二段エミッタを形成することにより変換効率を向上させる方法が考案されている。この場合、太陽電池素子は、例えば図６に示す構造を有する。図６は、通常の拡散領域１０２、電極直下に選択的に形成された高濃度拡散領域１０７を示す。この場合、通常の拡散領域１０２の表面濃度は、受光面近傍でのキャリヤ再結合を低減できるよう薄くなっている。二段エミッタを形成することにより変換効率を向上させる方法としては、例えば、「太陽電池の製造方法」（特許文献１）が公知となっている。この文献では、インクジェット方式により複数の種類の塗布剤の塗り分けを同時に行い、ドーパント濃度やドーパント種類が異なる領域を簡単な工程で作り出すことを提案している。
しかし、このようなインクジェット方式によるドーパント塗布を用いた太陽電池素子の作製においては、ドーパントとしてリン酸などを用いる場合、腐食対策が必要であり、装置が複雑となる上、メンテナンスも煩雑となるといった問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２２１１４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、オーミックコンタクトを得ながら、電極以外の部分での表面再結合およびエミッタ内の再結合を抑制することにより、変換効率を向上させた太陽電池素子を、簡便かつ容易な方法により安価に製造できる方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、鋭意検討の結果、熱拡散処理前の半導体基板の表面に、静電気を発生させるだけで、基板の静電気発生箇所に、静電気未発生箇所よりも濃度の高い高濃度拡散層を形成することができることを見出した。
本発明は、第１導電型の半導体基板の受光面の少なくとも一部に静電気を発生させる工程と、その後、前記受光面をドーパントを含む気体中で気相熱拡散処理して第１導電型と反対の第２導電型の拡散層を形成する工程と、前記拡散層と前記半導体基板の裏面とに、各導電性ペーストのスクリーン印刷とその後の焼成を行い、前記静電気を発生させた受光面の上の拡散層上に受光面電極を形成し、前記半導体基板の裏面にＢＳＦ層を介して裏面電極を形成する工程とを含んでなる太陽電池素子の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、熱拡散処理前の半導体基板の表面に、静電気を発生させておくことで、静電気が発生していない箇所に形成される第１拡散層と、静電気が発生した箇所に形成される第１拡散層よりも導電率が低い第２拡散層とを、一度の熱処理で同時に形成することができる。これにより、信頼性および外観を損ねることなく、容易に太陽電池素子の電気特性を改善することができる。これは高い電気特性を持つ太陽電池素子の製造方法に広く利用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明による太陽電池素子の断面図である。
【図２】凹凸をもつ静電チャックの一例の斜視図である。
【図３】凹凸をもつ静電チャックを用いて半導体基板に静電気を発生させた様子を模式的に示した断面図である。
【図４】凹凸をもつスタンプの一例の斜視図である。
【図５】従来の太陽電池素子の断面図である。
【図６】従来の二段エミッタを形成した太陽電池素子の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明するが、本発明にこれらに限定されるものではない。さらに、図面は原寸に比例して示されていない。本発明の説明や理解をより明瞭にするために、関連部材によっては寸法が拡大されており、また、図示されず、省略された部分もある。
図１は、本発明による太陽電池素子の一般的な構造を示す断面図である。図１は、第１導電型の半導体基板１、第２導電型の拡散領域２、反射防止膜兼パッシベーション膜３、ＢＳＦ層４、受光面電極５、裏面電極６、第２導電型の高濃度拡散領域７を示す。
【００１１】
本発明による太陽電池素子の製造方法を説明する。
まず、第１導電型の半導体基板１を用意する。この半導体基板１は、単結晶または多結晶シリコンなどからなり、ｐ型、ｎ型いずれでもよいが、ボロンなどのｐ型の半導体不純物を含み、比抵抗は０．１〜４．０Ω・ｃｍのｐ型シリコン基板が用いられることが多い。以下、第１導電型の半導体基板１としてｐ型シリコン基板を用いた太陽電池素子製造方法を例にとって説明する。大きさは１００〜１５０ｍｍ角、厚みは０．０５〜０．３０ｍｍの板状のものが好適に用いられる。そして、太陽電池素子の受光面となるｐ型シリコン基板の表面に、例えば、酸性溶液中に浸漬してスライスなどによる表面のダメージを除去してから、さらにアルカリ溶液で化学エッチングして洗浄、乾燥することで、テクスチャとよばれる凹凸構造を形成する。凹凸構造は、太陽電池素子受光面において光の多重反射を生じさせる。そのため、凹凸構造を形成することにより、実効的に反射率が低減し、変換効率が向上する。これら一つ一つの山のサイズは１〜２０μｍが好ましい。
【００１２】
次に、ｐ型シリコン基板の受光面の少なくとも一部に静電気を発生させる。
図５に示す従来の結晶シリコン太陽電池素子では、表面準位が非常に高くなるため、受光面近傍でのキャリヤ再結合が促進され、短絡電流、開放電圧が制限され、変換効率が頭打ちとなってしまう。しかし、受光面の少なくとも一部に静電気を発生させることにより、静電気を発生された箇所に形成された拡散層の導電率は、静電気を発生させていない箇所に形成された拡散層の導電率より低くなり、フィンガー電極直下にドーパントを高濃度に含む高濃度拡散層を形成できるので、良好なオーミックコンタクトを形成しつつ受光面の他の部分の拡散層の表面濃度を下げることができ、受光面近傍でのキャリヤ再結合が抑制されるので、高い変換効率の太陽電池素子となる。
受光面の少なくとも一部に静電気を発生させるのだから、受光面の一部又は全部に静電気を発生させてよい。受光面の全面積の好ましくは１％以上、さらに好ましくは３％以上において静電気を発生させれば効果的である。
【００１３】
静電気を発生させる工程は、好ましくは、半導体基板の受光面の少なくとも一部に、静電チャックを近づけることにより帯電させることを含む。好ましくは、例えばｐ型半導体基板への熱拡散工程の前に、ｐ型半導体基板の表面へ静電チャックを近づけた後に離す。静電チャックは、高濃度拡散層を形成したい箇所、すなわちフィンガー電極と良好なオーミックコンタクトを形成したい箇所の形状が、凸（突）状に膨らんでおり、高濃度拡散層を形成したくない箇所、すなわちフィンガー電極と良好なオーミックコンタクトを形成する必要の無い箇所は、ｐ型半導体基板表面と接触しないように窪んでいるものが好ましい。
使用される静電チャックは、誘電層部の体積抵抗率が好ましくは１×１０１６Ω・ｃｍ以上であるクーロン力型でも、誘電層部の体積抵抗率が好ましくは１×１０９〜１２Ω・ｃｍ程度であるジョンソン・ラベック力型のどちらでもよい。ここで使用される静電チャックの主な素材は、アルミナや窒化アルミなどが好適に用いられるが、これらに限定されるものではない。前述した半導体基板表面への静電気発生方法は代表的なものであり、これに限定されるものではない。
【００１４】
半導体基板の表面へ、高濃度拡散層を形成したい箇所に、静電チャックを近づけて静電気を発生させた後に離す。ここで高濃度拡散層を形成したい箇所とは、一般にフィンガー電極と良好なオーミックコンタクトを形成したい箇所であることが多い。バスバー電極直下には、高濃度拡散層は形成されてもよいし、形成されていなくてもよい。高濃度拡散層は、フィンガー電極直下の全面に形成されてもよいし、フィンガー電極下の一部に形成されていてもよい。高濃度拡散層がフィンガー電極下の一部に形成される場合は、太陽電池素子の面内の抵抗のばらつきを抑えるために、高濃度拡散層は等間隔で配置されることが多い。
【００１５】
半導体基板の表面へ近づけられる静電チャックは、図２に示すようなものが好適に用いられる。図２は、ここで好適に用いられる静電チャックの一例の斜視図である。静電チャックの基体１１は、例えばアルミニウム又はその合金、チタニウム又はその合金、銅などの金属材料から形成することができるが、必要に応じて、その表面にアルマイト処理や、アルミナ溶射などの被覆を形成させることができる。基体１１の上面には、接着剤層１２を介して、静電チャック部材１３が取り付けられている。接着剤層１２は、例えばシリコーン系やエポキシ系の接着剤などから、例えば約０．０１〜０．１ｍｍの膜厚で形成することができ、また、接着剤に代えて、金属ろう材などを使用してもよい。
図２の上面には凹凸が形成されているが、この凸部が半導体基板の表面に近づけられる箇所である。静電チャック表面の凹凸は、ブラスト加工などを施すことにより形成することが出来る。凸部は必要に応じて角柱、三角柱、円柱などの形状を有していてもよく、円柱のばあいはその頂面が真円であっても、楕円であってもよい。凹（窪み）部は、凸（突）部と比較して突出していない部分の意味であり、凸部が静電気を所望の箇所に発生させる際に、静電気を発生したくない箇所に静電気を発生させないように、凸部と比較して突出していなければよい。所望の箇所に静電気を発生させ、それ以外の箇所に静電気を発生させない凹部と凸部の段差を突出の程度と考えることもできる。
図２では、高濃度拡散層をフィンガー電極直下の全面に形成できるように、凸部の頂面形状が長方形であるが、前述の通り高濃度拡散層はフィンガー電極下の一部に形成されていてもよいので、凸部はフィンガー電極と重なる一部のみに部分的に近づくように形成されていてもよい。図３の形状は代表的なものであり、使用可能な形状はこれに限定されるものでは無い。
【００１６】
半導体基板表面への静電気の発生による変換効率の向上は、以下の理由によると考えられる。
静電チャックの凸部が近づけられた箇所では、半導体基板表面に静電気が発生する。図３にその様子を模式的に示す。上記のような構成の静電チャック装置において、半導体基板は、図示されるように、静電チャック部材の凸部の頂面に吸い付いたかのようにして、吸着用電極（図示せず）により静電気を介して吸着され、安定に保持し、固定される。この際、半導体基板に静電気が発生する。この半導体基板を熱拡散処理すると、静電引力により静電気発生箇所にドーパントが多く集まってきて濃く拡散されるようになり、結果として高濃度拡散層が選択的に形成される。そのため、静電チャックの凸部を近づけた箇所の拡散層の導電率は、静電チャックの凸部を近づけていない箇所の拡散層の導電率より低くなる。これにより、フィンガー電極直下にドーパントを高濃度に含む高濃度拡散層を形成できるので、良好なオーミックコンタクトを形成しつつ受光面の他の部分の拡散層の表面濃度を下げることが、一度の熱拡散処理で可能になる。結果的に受光面近傍でのキャリヤ再結合が抑制されるので、高い変換効率の太陽電池素子が簡便な方法で作製できるようになる。
【００１７】
静電気を発生させる工程は、半導体基板の受光面の少なくとも一部に、静電気を発生させる物体を接触させた後、離すことを含んでもよい。静電気を発生させる物体の、少なくとも前記半導体基板の受光面と接触させた表面は、好ましくは有機高分子である。
静電気を発生させる物体としては、好ましくは、凹凸を持つスタンプが挙げられる。例えばｐ型半導体基板への熱拡散工程の前に、ｐ型半導体基板の表面へ、凹凸を持つスタンプを接触させた後に離すことによっても可能である。凹凸を持つスタンプは、高濃度拡散層を形成したい箇所、すなわちフィンガー電極と良好なオーミックコンタクトを形成したい箇所の形状が、凸状に膨らんでおり、高濃度拡散層を形成したくない箇所、すなわちフィンガー電極と良好なオーミックコンタクトを形成する必要の無い箇所は、ｐ型半導体基板表面と接触しないように凹んでいるものが好ましい。
【００１８】
凹凸を持つスタンプの凸部と半導体基板表面は、単純な接触のみならず、摩擦させることによっても本発明は効果を発揮する。前記凹凸を持つスタンプの、ｐ型半導体基板と接触する表面の素材は、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、二トリルゴム、水素化ニトリルゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン、エピクロルヒドリンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、多硫化ゴム、ノルボルネンゴム、熱可塑性エラストマー、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエチレン、ナイロン、アクリル、ポリテトラフルオロエチレン、塩化ビニルなど、有機高分子が好適に用いられるが、これはチリやホコリの発生を抑えつつ、接触した際に半導体基板に準位を形成することを抑えられるためである。前述した素材は代表的なものであり、使用可能な素材はこれらに限定されるものでは無い。半導体基板表面へのかかる工程による変換効率の向上は、以下の理由によるものである。
【００１９】
半導体基板の表面へ、高濃度拡散層を形成したい箇所に、有機高分子を接触させた後に離す。この接触とは、例えば摩擦であってもよい。ここで高濃度拡散層を形成したい箇所とは、一般にフィンガー電極と良好なオーミックコンタクトを形成したい箇所であることが多い。バスバー電極直下には、高濃度拡散層は形成されてもよいし、形成されていなくてもよい。高濃度拡散層は、フィンガー電極直下の全面に形成されてもよいし、フィンガー電極下の一部に形成されていてもよい。高濃度拡散層がフィンガー電極下の一部に形成される場合は、太陽電池素子の面内の抵抗のばらつきを抑えるために、高濃度拡散層は等間隔で配置されることが多い。この際、半導体基板の表面への有機高分子の接触のためには、図４に示すようなスタンプが好適に用いられる。
【００２０】
図４は、ここで好適に用いられるスタンプの一例の斜視図である。スタンプを形作る土台２１の素材は、鉄、アルミなどの金属や、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂などのプラスチック成型材料などが好適に用いられる。前述した素材は代表的なものであり、使用可能な素材はこれらに限定されるものでは無い。
土台２１の凹凸をコーティングしているコーティング部２２の素材は、半導体基板と接触する表面の素材であるので、前述の通り例えば天然ゴム、イソプレンゴム、二トリルゴム、水素化ニトリルゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン、エピクロルヒドリンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、多硫化ゴム、ノルボルネンゴム、熱可塑性エラストマー、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエチレン、ナイロン、アクリル、ポリテトラフルオロエチレン、塩化ビニルなど、有機高分子が好適に用いられる。前述した素材は代表的なものであり、使用可能な素材はこれらに限定されるものでは無い。
【００２１】
図４の上面には凹凸が形成されているが、この凸部が半導体基板の表面と接触する箇所である。凸部は、必要に応じて角柱、三角柱、円柱などの形状を有していてもよく、円柱のばあいはその頂面が真円であっても、楕円であってもよい。凹（窪み）部は、凸（突）部と比較して突出していない部分の意味であり、凸部が静電気を所望の箇所に発生させる際に、静電気を発生したくない箇所に静電気を発生させないように、凸部と比較して突出していなければよい。所望の箇所に静電気を発生させ、それ以外の箇所に静電気を発生させない凹部と凸部の段差を突出の程度と考えることもできる。
図４では、高濃度拡散層をフィンガー電極直下の全面に形成できるように、凸部の頂面形状が長方形であるが、前述の通り高濃度拡散層はフィンガー電極下の一部に形成されていてもよいので、凸部はフィンガー電極と重なる一部のみに部分的に近づくように形成されていてもよい。図４の形状は代表的なものであり、使用可能な形状はこれに限定されるものでは無い。
【００２２】
前記のような方法で有機高分子が接触した箇所では、有機高分子の一部が半導体基板表面に前記テクスチャにより削り取られ、それにより静電気が発生する。高分子は絶縁体であるため、ここで発生した静電気は失われない。この半導体基板を熱拡散処理すると、静電引力により静電気発生箇所にドーパントが多く集まってきて濃く拡散されるようになり、結果として高濃度拡散層が選択的に形成される。そのため、有機高分子を接触させた箇所の拡散層の導電率は、有機高分子を接触させていない箇所の拡散層の導電率より低くなる。これにより、フィンガー電極直下にドーパントを高濃度に含む高濃度拡散層を形成できるので、良好なオーミックコンタクトを形成しつつ受光面の他の部分の拡散層の表面濃度を下げることが、一度の熱拡散処理で可能になる。結果的に受光面近傍でのキャリヤ再結合が抑制されるので、高い変換効率の太陽電池素子が簡便な方法で作製できるようになる。なお、削り取られた有機高分子が太陽電池素子中に残存する可能性があるが、この残存が太陽電池素子の機能を阻害する等の問題と生じたことはない。
【００２３】
第１導電型の半導体基板（例えばｐ型シリコン基板）の受光面の少なくとも一部に静電気を発生させた後、受光面をドーパントを含む気体中で気相熱拡散処理して第１導電型と反対の第２導電型の拡散層（例えばｎ型拡散層）を形成する。
例えばＰＯＣｌ３などを含む、好ましくは約８５０℃以上、より好ましくは８５０〜１１００℃、さらに好ましくは９００〜１０００℃の高温ガス中にｐ型シリコン基板を設置し、ｐ型シリコン基板の全面にリン等のｎ型不純物元素を拡散させる熱拡散法により、好ましくは３０〜３００Ω／□のシート抵抗のｎ型拡散層を受光面に形成する。ドーパントとしては、ＰＯＣｌ３のほか、Ｐ２Ｏ５等が挙げられる。なお、ｎ型拡散層を熱拡散法により形成する場合には、ｐ型シリコン基板の両面および端面にもｎ型拡散層が形成されることがあるが、この場合には、必要なｎ型拡散層の受光面を耐酸性樹脂で被覆したｐ型シリコン基板をフッ硝酸溶液中に浸漬することによって、不要なｎ型拡散層を除去することが出来る。その後、例えば希釈したフッ酸溶液などの薬品に浸漬させることにより、拡散時に半導体基板の表面に形成されたガラス層を除去し、純水で洗浄する。
【００２４】
次に、拡散層を形成後で、受光面電極を形成前に、好ましくは、ｐ型シリコン基板の受光面側に、拡散層上の受光面電極の形成予定位置をマスクしてパッシベーション膜を堆積させてもよい。パッシベーション膜は、反射防止膜を兼ねてもよく、反射防止膜兼パッシベーション膜３を例として説明する。反射防止膜兼パッシベーション膜は、例えばＳｉＮなどからなり、例えばＳｉＨ４とＮＨ３との混合ガスをＮ２で希釈し、グロー放電分解でプラズマ化させて堆積させるプラズマＣＶＤ法などで形成される。反射防止膜兼パッシベーション膜は、ｐ型シリコン基板との屈折率差などを考慮して、屈折率が好ましくは１．８〜２．３程度になるように形成され、厚みが好ましくは５００〜１０００Å程度に形成され、ｐ型シリコン基板の表面で光が反射するのを防止して、ｐ型シリコン基板内に光を有効に取り込むために設けられる。また、このＳｉＮは、形成の際にｎ型拡散層に対してパッシベーション効果があるパッシベーション膜としても機能し、反射防止の機能と併せて太陽電池素子の電気特性を向上させる効果がある。
【００２５】
次に、拡散層と半導体基板の裏面とに、各導電ペーストのスクリーン印刷とその後の焼成を行い、静電気を発生させた受光面の上の拡散層上に受光面電極を形成し、半導体の裏面から下方に順にＢＳＦ層と裏面電極を形成する。
例えば、裏面に、例えば、アルミニウム粉末６０〜９０質量％と、ガラスフリット０．１〜２０質量％と、有機バインダー（例えばワニス）１〜２０質量％と、必要に応じてチクソ剤などを含む導電性ペーストをスクリーン印刷し、乾燥させる。しかる後、受光面に、例えば、銀粉末６０〜９０質量％と、ガラスフリット０．１〜２０質量％と、有機バインダー（例えばワニス）１〜２０質量％と、必要に応じてチクソ剤などを含む導電性ペーストをスクリーン印刷し、乾燥させる。この後、各電極用ペーストを好ましくは５００℃〜９５０℃程度の温度で焼成することで、受光面電極５とＢＳＦ層４と裏面電極６を形成する。ＢＳＦ層４と裏面電極６の同時形成は、例えばアルミニウムが溶融してシリコンと合金化して形成されたアルミニウムシリコン合金の裏面電極の下に、p＋層であるＢＳＦ層も形成されるためである。
なお、上記の例では裏面を先にスクリーン印刷しているが、受光面を先にスクリーン印刷してもよい。また、上記の例では一度の焼成で受光面電極５とＢＳＦ層４と裏面電極６を形成しているが、受光面に導電性ペーストをスクリーン印刷した後に焼成し、次に裏面に導電性ペーストをスクリーン印刷して焼成してもよく、あるいは、裏面に導電性ペーストをスクリーン印刷した後に焼成し、次に受光面に導電性ペーストをスクリーン印刷して焼成してもよい。さらに、上記の例では受光面電極５とＢＳＦ層４を同時に形成しているが、両者を別個に形成してもよい。
【００２６】
第１導電型の半導体基板が、ｐ型シリコン基板である場合を例として説明してきたが、ｐ型シリコン基板以外のｐ型半導体基板であっても同様である。第１導電型の半導体基板が、ｎ型半導体基板であっても、ｎ型拡散層をｐ型拡散層に置き換える以外は同様である。第１導電型の半導体基板をｐ型半導体基板（好ましくはｐ型シリコン基板）、第２導電型の拡散層をｎ型拡散層とする態様が特に好ましい。
【００２７】
受光面電極は、好ましくは、太陽電池素子で生じた光生成電流を外部へ取出すためのバスバー電極と、これらのバスバー電極に接続される集電用のフィンガー電極とからなる。
静電気が発生していない箇所に形成される第１拡散層と、静電気が発生した箇所に形成される第１拡散層よりも導電率が低い第２拡散層とが形成された半導体基板の表面に、パッシベーション膜が形成され、光生成された電荷を半導体基板から取出すフィンガー電極が形成される。好ましくは、フィンガー電極に少なくとも部分的に接し、フィンガー電極で集められた電荷を集めるバスバー電極が形成される。このとき、第２拡散層の少なくとも一部もしくは全部とフィンガー電極が重なるように配置されていて、少なくともフィンガー電極がパッシベーション層を貫通するように形成される。
【実施例】
【００２８】
以下に本発明の実施例、参考例および比較例をあげてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
＜ｐ型シリコン基板の準備＞
まず、ボロンがドープされ、厚さ０．２ｍｍにスライスして作製された比抵抗が約１Ω・ｃｍのｐ型の単結晶シリコンからなるｐ型シリコン基板に外径加工を行うことによって、一辺１５ｃｍの正方形の板状とした。そして、このｐ型シリコン基板をフッ硝酸溶液中に１５秒間浸漬させてダメージエッチし、さらに２質量％のＫＯＨと２質量％のイソプロピルアルコール(ＩＰＡ)を含む７０℃の水溶液で５分間化学エッチングした後、純水で洗浄し、乾燥させることで、ｐ型シリコン基板表面にテクスチャ構造を形成した。
【００２９】
＜参考例１、実施例２、比較例１＞
参考例１では、熱拡散処理を行う前に、２ｍｍピッチで総計７４本の幅１００μｍ、長さ１４８ｍｍ、高さ１５０μｍの凸を持つ静電チャックを、上記ｐ型シリコン基板の受光面の全面に近づけて静電気を発生させた後に離すという処理を施した（静電気の発生領域は受光面の１００％）。静電チャックは９６％アルミナセラミック製であり、静電チャックの凸のパターンは、フィンガー電極と同じパターンであった。
実施例２では、熱拡散処理を行う前に、２ｍｍピッチで総計７４本の幅１００μｍ、長さ１４８ｍｍ、高さ１５０μｍの凸を持つスタンプを、上記ｐ型シリコン基板の受光面の全表面積の９５％に手で５秒間接触させた後に離すという処理を施した（静電気の発生領域は受光面の９５％）。凹凸のあるスタンプは、フェノール樹脂をプラスチック射出成形で形成し、その凹凸の表面を約３０μｍ厚のポリテトラフルオロエチレンでコーティングしたものであり、スタンプの凸のパターンは、フィンガー電極と同じパターンであった。
比較例１では、熱拡散処理を行う前の前処理を行わなかった。
【００３０】
次に、参考例１、実施例２及び比較例１で用意したｐ型シリコン基板に対し、ＰＯＣｌ３ガス雰囲気中において、８５０℃の温度で３０分間の条件で熱拡散処理を行うことにより、ｐ型シリコン基板にｎ層を形成した。
ここで、参考例１で用意したｐ型シリコン基板表面の、静電チャックの凸部を接触させて静電気を発生させた箇所のシート抵抗は約２５Ω/□、深さは１．８μｍであった。さらに、静電チャックの凸部を接触させていない箇所のシート抵抗は約８０Ω/□、深さは０．３μｍであった。また、実施例２で用意したｐ型シリコン基板表面の、スタンプの凸部を接触させた箇所のシート抵抗は約３０Ω/□、深さは１．５μｍであった。さらに、スタンプの凸部を接触させていない箇所のシート抵抗は約８０Ω/□、深さは０．３μｍであった。比較例１で用意したｐ型シリコン基板表面の熱処理後のシート抵抗は、一面が約８０Ω/□、深さは０．３μｍであった。
このように、参考例１と実施例２を用いることで、一度の拡散熱処理で二段エミッタが形成できていることが確認された。
【００３１】
その後、ｎ層上に耐酸性樹脂を形成した後に、ｐ型シリコン基板をフッ硝酸溶液中に１０秒間浸漬することによって、耐酸性樹脂が形成されていない部分のｎ層を除去した。その後、耐酸性樹脂を除去することによって、ｐ型シリコン基板の表面のみにｎ層を形成した。
続いて、ＳｉＨ４とＮＨ３、Ｎ２を用いたプラズマＣＶＤ法により、ｐ型シリコン基板のｎ層を形成されている表面上に、反射防止膜兼パッシベーション膜となるＳｉＮを厚さ１０００Åで形成した。次に、ｐ型シリコン基板の裏面に、スクリーン印刷法を用いて、導電性アルミペーストを印刷し、１５０℃で乾燥させた。更に、ｐ型シリコン基板の受光面の、前記高濃度拡散層が形成されたパターンとフィンガー電極が重なるように、スクリーン印刷法を用いて、導電性銀ペーストを印刷し、１５０℃で乾燥させた。その後、フィンガー電極と直交するように、バスバー電極を、スクリーン印刷法を用いて、導電性銀ペーストを印刷し、１５０℃で乾燥させた。その後、焼成炉にこれまでの処理済の基板を投入することにより、最高温度８００℃で導電性ペーストを焼成して電極を形成することで、太陽電池素子を作製した。
表１に、参考例１、実施例２及び比較例１の方法で、それぞれ１０枚ずつの太陽電池素子を作製した際の、太陽電池素子の電気特性の平均を示す。短絡電流、開放電圧、フィルファクタ（曲線因子）及び変換効率は、エヌ・ピー・シー社製セルテスターを用いて測定した。
【００３２】
【表１】
0005599379.tif 000002
【００３３】
表１に示すように、本発明による実施例を用いることで、比較例１と比較すると太陽電池素子の電気特性の上昇が認められる。
【符号の説明】
【００３４】
１、１０１  半導体基板
２、１０２  拡散領域
３、１０３  反射防止膜兼パッシベーション膜
４、１０４  ＢＳＦ層
５、１０５  受光面電極
６、１０６  裏面電極
７、１０７  高濃度拡散領域
１１  静電チャックの基体
１２  接着剤層
１３  静電チャック部材
２１  スタンプの土台
２２  コーティング部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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